Які особливості рослин відрізняють їх від інших фотоавтотрофів?

У сучасній філогенетичній системі еукаріотичних організмів до групи РОСЛИНИ в широкому розумінні цього поняття (Plantae sensu lato, або Архепластиди) відносять Глаукофітові водорості, Червоні водорості та Зелені рослини (Plantae sensu stricto, або рослини у вузькому розумінні). 

До Зелених рослин (Viridiplantae) належать Хлорофіти із зеленими водоростями та Стрептофіти, до яких належать харові водорості та вищі рослини. Саме ці групи мають спільність походження, що доведено шляхом секвенування ДНК та ознаками клітин ної будови. 

Які ж найзагальніші ознаки збірної групи РОСЛИНИ?

Рослини – це еукаріотичні фотосинтезуючі одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми, в яких клітини тригеномні – з ядерним, мітохондріальним та хлоропластним геномами. Рослини характеризуються значною змінністю розмірів геному, кількості й морфології

хромосом. Кількість хромосом змінюється в межах від 4 до 1000 й більше, але більшість видів містить в ядрі від 12 до 60 хромосом.

Живлення рослин автотрофне. Вони використовують енергію світла для синтезу органічних речовин із неорганічних. Джерелом Карбону при цьому є вуглекислий газ, а джерелом електронів й Гідрогену – вода.

Хлоропласти рослин мають прокаріотичне походження, тому в сучасній системі організмів їх відносять до групи Архепластиди, що в перекладі з грецької означає «володарі древніх пластид». Ці органели виникли завдяки первинному ендосимбіозу ціанобактерій з еукаріотичними клітинами .

 Первинний симбіоз – це поглинання еукаріотичною клітиною шляхом фагоцитозу вільноживучих ціанобактерій, які після горизон-

тального перенесення генів від симбіонта в ядро клітини-хазяїна еволюціонували у двомембранні первинні пластиди. Такі хлоропласти крім рослин є ще в червоних й глаукофітових водоростей.

Хлоропласти рослин містять зелені фотосинтезуючі пігменти хлорофіли а, b i d: хлорофіли a (глаукофітові водорості), хлорофіли a і b (зелені рослини), хлорофіли a і d (червоні водорості). Окрім хлорофілів у червоних водоростей є червоні фікобіліни, а у глаукофітових – сині фікобіліни. Сумісна діяльність цих пігментів збільшує спектр поглинання й ефективність отримання енергії для фотосинтезу в різних умовах.

Отже, РОСЛИНИ – одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні еукаріотичні організми, найзагальнішими особливостями яких є фотоавтотрофне живлення, наявність первинних пластид і хлорофілів a, b і d.

Які особливості водоростей?

ВОДОРОСТІ (Algae) – різнорідна група сланевих фотосинтезуючих організмів, які живуть переважно у воді чи пристосувались до життя на суходолі.

Тіло водоростей має назву «слань», живлення фотоавтотрофне, хлоропласти називають хроматофорами; вони можуть мати різні форму та походження, запасними речовинами є здебільшого вуглеводи (крохмаль, ламінарин, волютин, лейкозин) й жири (олії), що накопичуються й відкладаються у вигляді включень у цитоплазмі або пластидах.

Різні групи водоростей виникли в різний час від різних предкових форм (поліфілетичне походження) та розвивалися окремо, але в результаті еволюції набули багато подібних рис. Серед водоростей є групи, що належать до рослин (глаукофітові, червоні, зелені, харові водорості) й разом з наземними рослинами становлять окрему гілку філогенетичного дерева еукаріотів під назвою

Архепластиди. Такі групи водоростей, як діатомові, бурі, золотисті, жовто-зелені, дінофітові належать до іншої гілки еволюції еукаріотів (Хромальвеоляти) і мають філогенетичну спорідненість з інфузоріями, форамініферами, радіоляріями та споровиками. А така група, як

евгленові водорості належить до групи Екскавати й споріднена із джгутиконосцями (трипаносоми, лейшманії). Ми розглянемо лише водорості, які належать до рослин.

Глаукофітові водорості (від грец. глаукос – синьо-зелений, фітос – рослина) – одноклітинні рослинні організми, які живуть лише у прісноводних водоймах і болотах. Ці найдавніші фотосинтезуючі еукаріоти мають унікальні ознаки: двомембранні хлоропласти (ціанели) із шаром муреїну між мембранами, наявність хлорофілу а та фікобілінів, що зумовлюють яскраве синьо-зелене забарвлення, здатність до фіксації азоту тощо. Науковці вважають, що в межах групи Архепластиди глаукофіти виокремились у самостійну групу ще до розходження зелених й червоних водоростей. Представниками глаукофітових водоростей є ціанофора , глаукоцистис та ін.

Червоні водорості – це одноклітинні, колоніальні або багатоклітинні, здебільшого морські, організми. Характерне забарвлення червоних водоростей визначається передусім наявністю особливих пігментів – фікобілінів. Завдяки цим сполукам водорості можуть вловлювати слабке світло навіть на глибинах 200 – 250 м. У матриксі клітинної оболонки наявні агари. Запасають червоні водорості особливу речовину – багрянковий крохмаль, що відкладається в цитоплазмі. Цікаво, що жодні їхні клітини, в т. ч. й статеві, не мають джгутиків. Найвідомішими червоними водоростями є порфіра, кораліна, філофора.

Зелені водорості – рослинні організми із зеленим кольором слані, що визначається переважаючими зеленими пігментами. Клітини більшості видів вкрито клітинною оболонкою з целюлози, у хлоропластах один або кілька піреноїдів, хроматофори, на відміну від хлоропластів інших водоростей забезпечують не лише фотосинтез, а й є місцем відкладання крохмалю. Зелені водорості поширені в прісних та солоних водоймах, морях та океанах, наземних екосистемах. 

До зелених водоростей належать такі роди, як хламідомонада, вольвокс, хлорела, улотрикс, ульва, ацетабулярія, спірогіра.

Харові водорості – це багатоклітинні організми, які поєднують ознаки водоростей і вищих рослин. Ззовні ці водорості схожі на хвощі. Ознаками харових водоростей є особливий верхівковий ріст, наявність вузлів і різних клітин у вузлах, багатоклітинні органи для статевого й вегетативного розмноження. Найвищого розвитку досягають статеві органи – антеридії й архегонії . Вони багатоклітинні, у більшості видів розвиваються на одній рослині. Для вегетативного розмноження на ризоїдах утворюються бульбочки, а на вузлах талому – зірчасті скупчення клітин. 

До харових водоростей належать представники таких родів, як хара, нітела, толіпела.

Отже, водорості – це поліфілетична різнорідна група організмів, які належать до віддалених гілок філогенетичного дерева еукаріотів.

Які особливості вирізняють вищі рослини?

ВИЩІ РОСЛИНИ, або Ембріофіти (Embryophyta), або наземні рослини, – група зелених рослин, пристосованих до життя на суходолі.

 За сучасними уявленнями, до вищих рослин належать Мохоподібні та Судинні рослини, представлені групами Судинні спорові та Насіннєві. 

Ембріофіти походять від прісноводних зелених водоростей, а їхніми найближчими сучасними родичами є харові водорості.

Через те у вищих рослин є ознаки, що вказують на спорідненість із водоростями. Їхні клітинні оболонки побудовані з молекул целюлози, що утворюють каркас, занурений у матрикс із геміцелюлози й пектинів. Клітинні оболонки, як правило, прозорі для сонячного світла, дуже стійкі до хімічних й механічних впливів, проникні для води й розчинених речовин. У зелених рослин двомембранні пластиди з хлорофілами а і b, утворюється полісахарид крохмаль, що відкладається про запас у вигляді зерен у стромі пластид тощо.

Проте умови життя на суші дуже відмінні від умов життя у воді: вони мінливіші та різноманітніші. Це стало причиною великих змін у організації наземних рослин: 

а) наявність тканин; 

б) поява вегетативних органів – кореня та пагона, що здійснюють усі процеси життєдіяльності;

в) ускладнення циклу відтворення. 

На відміну від своїх гаплоїдних предків вищі рослини характеризується чергуванням в онтогенезі двох поколінь – нестатевого (гаметофіт) і статевого (спорофіт). Гаметофітне покоління продукує гаплоїдні статеві клітини – гамети. Гамети зливаються в зиготу, з якої формується багатоклітинний зародок (ембріон), а згодом і спорофіт.

Нестатеве покоління шляхом мейозу утворює спори, з яких розвивається гаметофіт.

Отже, ВИЩІ РОСЛИНИ (Ембріофіти) – це багатоклітинні рослини, в яких наявні тканини, органи та відбувається цикл відтворення з чергуванням поколінь.

Які особливості та різноманітність Мохоподібних?

Мохоподібні – це невисокі трав’янисті рослини, які є найбільш примітивними з вищих рослин. Про це свідчить їхня подібність із водоростями, як-то: відсутність ксилеми і флоеми, наявність ризоїдів, сланева будова тіла.

Водночас мохоподібні є вищими рослинами, які мають ознаки пристосування до життя на суходолі. У них з’явились покривні й основні

тканини, прості за будовою стебло і листки. Для мохоподібних характерне чергування поколінь, але на відміну від інших вищих спо-

рових рослин у їхньому циклі відтворення гаметофіт переважає над спорофітом.

Мохоподібні включають три групи: Антоцерові, Печіночники і Справжні мохи. 

Типовим представником Антоцерових є антоцерос гладкий. Ця рослина цікава тим, що її слань має слизисті порожнини, в яких поселяються ціанобактерії з роду Носток.

Найбільш відомими представниками Печіночників є маршанція мінлива (печіночник звичайний), яка трапляється там, де ніколи не буває сухо: по берегах річок, у болотистих місцях, на вогких скелях, зрубах старих колодязів, стінах сільських хат тощо.

Найвідомішими представниками справжніх мохів є зозулин льон і сфагнові (торф’яні) мохи. Дослідженням мохоподібних займається окремий розділ ботаніки – бріологія.

Отже, Мохоподібні – вищі спорові безсудинні рослини, в яких у життєвому циклі переважає гаметофіт.

Які особливості та різноманітність спорових та насіннєвих рослин?

Для Судинних рослин (Tracheophyta), до яких належать Судинні спорові та Насіннєві, характерна тенденція до переваги і вдосконалення спорофіта при одночасному спрощенні гаметофіта. У цієї групи вже з’являються провідні тканини, які виконують дві важливі функції. По-перше, вони утворюють транспортну систему, що здійснює переміщення поживних речовин і води по всьому тілу. По-друге, тіло рослини отримує внутрішню опору.

Судинні спорові рослини (Pteridophyta) – вищі рослини, які розмножуються та розселюються за допомогою спор. Спори у цих рослин – особливі округлі клітини, які слугують для нестатевого розмноження та розселення. Вони мають оболонки для захисту від несприятливих умов, хлоропласти, ядро, незначаний запас поживних речовин. Спорові рослини поширені на вологих ділянках суходолу. У повітряному середовищі, яке є досить сухим і сприяє випаровуванню води, статевий процес значно ускладнюється. Через те у таких рослин форму-

ються стійкі проти висихання спори. Вони розсіюються, потрапляють у сприятливі умови, і з них виростає покоління, що утворює гамети. І саме на цьому етапі вода є вирішальним чинником існування, оскільки забезпечує зустріч чоловічих гамет із жіночими. Із гамет після запліднення утворюється зигота, з якої формується багатоклітинний зародок, а згодом і спорофіт. За сучасними уявленнями, до судинних спорових рослин належать Плауни, Хвощі, Папороті.( плаун булавоподібний; хвощ лісовий;щитник чоловічий)

Насіннєві (Spermatophyta) – група вищих судинних рослин, які розмножуються та розповсюджуються за допомогою насіння. До насіннєвих рослин належать Саговники, Хвойні, Гінкгові, Гнетові та Квіткові.

 Ознаками вдосконалення насіннєвих рослин є: 

1) розмноження насінням, що містить зародок майбутньої рослини, запас поживних речовин і насіннєву шкірку, що захищає зародок від несприятливого впливу середовища; 

2) поява пилку й запилення, що забезпечує перенесення пилкових зерен із сперміями до насіннєвих зачатків з яйцеклітинами; 

3) наявність насіннєвого зачатка, що забезпечує запліднення та розвиток зародка за рахунок поживних речовин добре розвиненого нестатевого покоління;

4) запліднення незалежне від води, внутрішнє (спермії проникають до насіннєвого зачатка з яйцеклітиною через пилкову трубку, а не через водне середовище). 

Ці ознаки дали змогу насіннєвим рослинам пристосуватися до наземних умов життя і досягти вищого рівня розвитку порівняно зі споровими рослинами.

Отже, судинні рослини поділяють на дві групи – судинні спорові й насіннєві.